CN1267636C - 用于多缸气体发动机的混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于多缸气体发动机的混合器，其包括：混合器主体；设置在混合器主体内的多个输入通道，它们延伸到相应的发动机的多个气缸；设置在混合器主体内的多个气态燃料喷嘴，每个气态燃料喷嘴具有开口在相应的输入通道的文氏管部分内的喷孔，并且多个气态燃料喷嘴被连接到气态燃料供应装置，还包括：气室，其可操作地连接到混合器主体上并且容纳多个气态燃料喷嘴，用于减弱通过气态燃料喷嘴的输入压力脉动；燃料输入管，延伸到气态燃料供应装置并且在气室内开口已经通过气态燃料喷嘴的输入压力脉动在气室内被减弱，从而获得对每个气缸的气体混合物的均匀分配，同时将部件的数量减小到最少，并且防止气态混合物的燃料浓度的波动。

Description

用于多缸气体发动机的混合器
【技术领域】
本发明涉及一种用于多缸气体发动机的混合器，该发动机具有延伸到发动机的多个气缸的多个输入通道和多个气态燃料喷嘴(nozzle)，其中每个喷嘴具有在相应的输入通道内开口的喷孔(nozzle orifice)。该输入通道和燃料喷嘴设置在混合器主体内，并且燃料喷嘴和气态燃料供应装置相连接。
【背景技术】
在用于多缸气体发动机的传统的混合器中，在公共的输入通道内形成的气态燃料和空气的气体混合物通过进管道被分配到发动机的多个气缸。
因为上述的装置采用用于多个气缸的单一一个公共输入通道，所以这种结构配置简单并且能够以较低的成本提供。但是，在气缸进口之间的相互干扰的影响使得在各个气缸之间的气体混合物的均匀分配很困难。为了避免在气缸进口之间相互干扰的影响，理论上每个气缸都能设置一单独的混合器，但是实际上，这样的配置将大大增加部件的数量，从而导致成本的不希望的增加。
【发明内容】
本发明的一个目的是克服传统的气体发动机混合器的上述缺点。
本发明的另一目的是提供一种用于多缸气体发动机的混合器，其在将部件数量的增加降低到最少的同时，获得对每个气缸的气体混合物的均匀分配，并且防止由于进口压力中的脉动引起的气体混合物的燃料浓度的波动。
根据本发明的一优选实施例，为多缸气体发动机提供一种混合器，其包括：混合器主体；设置在混合器主体内的多个输入通道，它们延伸到相应的发动机的多个气缸；设置在混合器主体内的多个气态燃料喷嘴，每个气态燃料喷嘴具有开口在相应的输入通道的文氏管部分内的喷孔，并且多个气态燃料喷嘴被连接到气态燃料供应装置；其特征在于，所述混合器还包括：气室，其可操作地连接到混合器主体上并且容纳多个气态燃料喷嘴，用于减弱通过气态燃料喷嘴的输入压力脉动；燃料输入管，延伸到气态燃料供应装置并且在气室内开口。
因为多个输入通道对应于发动机的多个气缸，所以即使在多个气缸的进气时间有差别并使作用在每个输入通道上的进气负压的时间有所不同的情况下，输入通道也不会受到气缸进口之间相互干扰的影响，并且得到气缸进气容量的均衡。另外，由于容纳在气室中的多个气态燃料喷嘴相互之间相隔一定距离，所以甚至当输入压力脉动到达一个输入通道时，该输入压力脉动通过相应的气态燃料喷嘴进入气室且被减弱，从而防止输入压力脉动对另一气态燃料喷嘴有任何影响。结果，每个气态燃料喷嘴根据在输入通道内产生的负压的程度，喷出进入相应输入通道的精确流量的气态燃料。因此，可以防止供应到每个气缸的气态混合物的燃料浓度的波动，从而使发动机稳定地工作。另外，使用公共气室作为进口压力衰减器，减小了部件的数量，并且将各种成本保持在最低水平。
根据本发明的第二实施例，气室的容量设定在发动机排气量的20％或者更多。这样，该气室可以可靠地减弱输入压力脉动，从而保证发动机的稳定工作。
根据本发明的第三实施例，每个气态燃料喷嘴的喷孔位于相应的输入通道的文氏管部分的中央位置。这样，由通过每个输入通道的空气流产生的负压有效地作用在相应的气态燃料喷嘴的喷孔上。第三实施例的结构允许根据负压的水平，将精确量的气态燃料喷入输入通道，从而获得气态混合物的燃料浓度的进一步稳定。
根据本发明的第四实施例，一单向阀设置在多个气态燃料喷嘴中的每一个和燃料输入管之间，其允许燃料仅沿着从后者到前者的一个方向流动。这样，该单向阀和气室之间的协同作用进一步增加了减弱输入压力脉动的效果。
【附图说明】
下面参考附图中的本发明的优选实施例，来详细地说明实现本发明的结构和方法，其中：
图1是用于根据本发明优选实施例的两缸气体发动机的混合器的平面图；
图2是沿着图1中的2-2线的剖面侧视图；
图3是沿着图2中的3-3线的剖面侧视图；
图4是沿着图3中的4-4线的剖面侧视图；
图5是一曲线图，表示气室容量相对于发动机排气量的比率和排放气体之间的一氧化碳(CO)的浓度差别之间的关系；
图6是根据本发明第二实施例剖面侧视图，相应于图4的剖面侧视图；
图7是根据本发明第三实施例剖面侧视图，相应于图4的剖面侧视图；
图8是根据本发明第四实施例剖面侧视图，相应于图4的剖面侧视图；
图9是根据本发明第五实施例剖面侧视图，相应于图4的剖面侧视图。
【具体实施方式】
下面参考图1-6来说明本发明的优选实施例。如图1-3中所示，形成在气体发动机混合器M的混合器主体1中的是两个输入通道41和42，它们水平设置并且相对彼此平行。两个输入通道41和42分别连接到具有两气缸21和22的气体发动机E的两个入口部分31和32。一通用的空气净化器5被安装到输入通道41和42的上游一侧。
设置在每个输入通道41和42中的是一蝶式阻气阀61或62，位于相对于文氏管部分4a的上游一侧，文氏管部分4a位于相应的输入通道41或42的中部，并且蝶式节流阀71或72位于相对于文氏管部分4a的下游一侧。支撑阻气阀61和62以便阻气阀能够打开和关闭的共用阻气阀轴8，以及支撑节流阀71和72以便它们能够打开和关闭的共用节流阀轴9，被这样支撑在混合器主体1内，即阻气阀轴8和节流阀轴9彼此相对平行。
如图3和4中所示，混合器主体1设有气态燃料喷嘴101和102，并且在每个开口进入相应的输入通道41或42的文氏管部分4a的气态燃料喷嘴101和102的上端设有喷孔10a。在本实施例中，这样设置气态燃料喷嘴，即每个喷孔10a在接近相应的文氏管4a的中央位置开口。气态燃料喷嘴101和102的下端从混合器主体1的下面伸出，并且在入口10b设置计量进入的气态燃料量的燃料喷射器11。
可操作地连接到混合器主体1的下端面上的是一公用的气室12，其容纳气态燃料喷嘴101和102。该气室12形成为具有发动机E的排气量的20％的容积或者更多。
可操作地连接到气室12的底部的是一燃料输入管13，从气态燃料供应装置14供应的调节过压力的气态燃料通过该进管13被供给气室12。
下面描述该优选实施例的操作。
在发动机E工作并且每个气缸21和22的吸入冲程期间，同时，已经被空气净化器5净化过的空气流过相应的输入通道41或42，流向发动机E的相应的进口部分31或32。在文氏管部分4a内产生的负压有效地作用在相应的气态燃料喷嘴101和102的喷孔部分10a，该喷孔在文氏管部分4a的接近中央位置开口。从气态燃料供应装置14供给到气室12的气态燃料经过气态燃料喷嘴101和102，被可靠地吸入相应的文氏管部分4a，同时和上述的空气混合形成气态混合物，通过进口部分31和32进入气缸21和22。因此，供应到每个气缸21和22的气态混合物的量由相应的节流阀71或72的打开程度来控制。
由于两个输入通道41和42彼此独立，并且对应于两个气缸21和22，即使由于两个气缸21和22之间进气的时间不同引发作用在输入通道41和42上的进口负压的时间不同，在输入通道41和42内也不会发生两个气缸21和22进气的相互干扰。因此可以获得气缸21和22的进气量的均衡。
在上述的传统的混合器中，伴随气缸21和22之一的吸气冲程产生的任何输入压力脉动，会到达相应的输入通道41或42，并且通过相应的气态燃料喷嘴101或102作用到另一侧的气态燃料喷嘴102或101上。然而，在本发明中，因为气室12位于气态燃料喷嘴101和102之间，通过气态燃料喷嘴101或102之一进入气室12的进气压力脉动在气室12内被减弱，因此能够防止进气压力脉动影响另外的气态燃料喷嘴102或101。结果，根据在文氏管部分4a内产生的负压，气态燃料喷嘴101和102的每一个喷出精确量的气态燃料，进入相应的文氏管部分4a。因此，可以防止供应到相应气缸21或22的气态混合物中的燃料浓度的波动，从而使发动机E的工作稳定。
另外，公共气室12的使用避免了部件数量的增加，从而使成本降到最小。
图5是表示气室12的容积(Vs)相对发动机排气量(Ve)的比率(Vs/Ve)和从气缸21和22排放气体之间的一氧化碳(CO)的浓度差别(ΔCO)之间的关系的测试结果的曲线图。在该曲线图中，小差别(ΔCO)表示在气缸21和22之间的吸气容量的差别和气态混合物的燃料浓度的差别是很小的。
这样，已发现当该比率(Vs/Ve)超过20％时，(ΔCO)达到确保发动机E稳定工作状态的值。也就是说，将气室12的容量(Vs)设定为发动机排气量(Ve)的20％或者更多，从而允许气室12在减弱输入压力脉动方面显示出足够的效果，以确保发动机的稳定工作。
接下来，参考图6来说明本发明的第二实施例。
除了一燃料输入管13设置在两个输入通道41和42之间之外，第二实施例和上述的优选实施例具有相同的配置。利用在两个输入通道41和42之间的空间放置燃料输入管13，减小了混合器M的尺寸。
接下来，参考图7来描述本发明的第三实施例。
在第三实施例中，两个相对于气室总体尺寸较小的腔室201和202形成在气室12内，两个气态燃料喷嘴101和102的入口10b分别开口进入气室。较小的腔室201和202被隔离体22从气室12的主要部分12a分开，并且一燃料输入管13开口在主要部分12a内。在每个隔离体22内配置一单向阀221或222，如，仅作举例说明，可以是一种簧片阀，从而允许燃料只从气室12的主要部分12a到较小的腔室201和202的一个方向流动。
按照第三实施例，单向阀221和222的止回功能引起通过相应的气态燃料喷嘴101或102进入较小的腔室201和202的输入压力脉动的正压的截断，从而只有负压被传递到气室12的主要部分12a。进入主要部分12a的输入压力脉动被在半路切断，从而进一步提高了输入压力脉动的总体减弱效果。
下面，参考图8来描述本发明的第四实施例。
除了两个单向阀231和232分别设置在气室12和气态燃料喷嘴101和102的入口10b之间，以防气态燃料的回流之外，第四实施例和上述的第三实施例具有相同的配置。
根据第四实施例，通过与第三实施例一样的相同作用，能够进一步提高减弱输入压力脉动的总体效果。
最后，参考图9来描述本发明的第五实施例。
在第五实施例中，在两个气态燃料喷嘴101和102的之间设置一隔离体24，以便将气室12分割开。在隔离体24上距离气态燃料喷嘴101和102最远的地方，设置一开口25，它将两个气态燃料喷嘴101和102与面对开口25设置的燃料输入管13连接起来。
按照第五实施例，在从气态燃料喷嘴101和102之一进入气室12的输入压力脉动被在气室12内减弱的同时，通过隔离体24可以有效地防止对另外的气态燃料喷嘴102或101上的输入压力脉动的干扰。
尽管在上面已经详细地说明了本发明的几个实施例，但是对于本领域技术人员来说，显然，本发明可以在不脱离本发明的精神和范围内按照各种方式进行改变。例如，混合器的输入通道的数量不必限定为两个，可以根据多缸发动机的气缸数量来确定。

Claims (18)

1、一种用于多缸气体发动机的混合器，包括：
混合器主体；
设置在混合器主体内的多个输入通道，它们延伸到相应的发动机的多个气缸；
设置在混合器主体内的多个气态燃料喷嘴，每个气态燃料喷嘴具有开口在相应的输入通道的文氏管部分内的喷孔，并且多个气态燃料喷嘴被连接到气态燃料供应装置；
其特征在于，所述混合器还包括：
气室，其可操作地连接到混合器主体上并且容纳多个气态燃料喷嘴，用于减弱通过气态燃料喷嘴的输入压力脉动；
燃料输入管，延伸到气态燃料供应装置并且在气室内开口。
2、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，该气室的容量(Vs)被设定为发动机排气量(Ve)的20％或者更多。
3、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，每个气态燃料喷嘴的喷孔位于相应的输入通道的文氏管部分的中央位置。
4、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，一单向阀设置在多个气态燃料喷嘴中的每一个和燃料输入管之间，其允许燃料从燃料输入管到多个气态燃料喷嘴的一个方向流动。
5、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，多个输入通道对应于多个气缸，不受气缸进口之间相互干扰的影响，并且其中可以得到气缸进气容量的均衡。
6、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，容纳在气室中的多个气态燃料喷嘴相互之间相隔一定距离。
7、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，与在文氏管部分内开口的喷孔相对的每个气态燃料喷嘴的一端从混合器主体之下伸出且进入气室。
8、根据权利要求7所述的混合器，其特征在于，计量从气室进入的气态燃料量的燃料喷射器设置在从混合器主体之下伸出且进入气室的气态燃料喷嘴的一端。
9、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，燃料输入管设置在多个输入通道之间。
10、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，气室包括主腔室和多个在尺寸上相对主腔室更小的小腔室。
11、根据权利要求10所述的混合器，其特征在于，该多个小腔室设置成这样，即相应气态燃料喷嘴的、与喷孔相对的末端在其中开口。
12、根据权利要求11所述的混合器，其特征在于，该多个小腔室彼此用隔离体分开，和主腔室也用隔离体分开，并且燃料输入管开口进入气室的主腔室。
13、根据权利要求12所述的混合器，其特征在于，单向阀设置在相应的小腔室的相应隔离体内。
14、根据权利要求13所述的混合器，其特征在于，该单向阀是簧片阀。
15、根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，在气室和相应的气体燃料喷嘴的进口之间设置单向阀。
16、据权利要求1所述的混合器，其特征在于，在多个气体燃料喷嘴之间设置隔离体，以便将气室分隔开，并且在隔离体内设置开口。
17、根据权利要求16所述的混合器，其特征在于，该开口设置在距离气态燃料喷嘴最远的位置上。
18、根据权利要求16所述的混合器，其特征在于，该开口提供气态燃料喷嘴和燃料输入管之间的连通，该燃料输入管设置成面对该开口。
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